ТЕМА: ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ ЛЕКЦИЯ №1

реклама
ЛЕКЦИЯ №1
ТЕМА: ПРЕДМЕТ И
ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ
ПЛАН:
• 1. Понятие об экологии. Объект и предмет
изучения общей экологии.
• 2. Уровни организации живой материи.
Аутэкология и синэкология.
• 3. Положение общей экологии в системе
наук. Структура общей экологии.
• 4. Виды и методы экологических
исследований.
1. Понятие об экологии. Объект и предмет изучения
общей экологии
• Понятие «экология» было введено
немецким биологом Эрнстом Геккелем
(1869 г.) и образовано от греческого слова
«ойкос» - дом, жилище.
Немецкий биолог Эрнест Геккель
• До 30-х годов ХХ столетия общей экологии,
как общепризнанной науки, еще не
существовало. Долгое время экология была
представлена всевозможными частными
экологическими дисциплинами: экологией
растений, экологией животных, экологией
грибов и т.д. Эти дисциплины формировались
в рамках соответствующих таксономических
разделов биологии - ботаники, зоологии,
микологии и др., как подразделения этих наук.
• По мере накопления знаний о взаимодействии
живых организмов со средой обитания
исследователи поняли, что на Земле
существуют своеобразные системы, состоящие
из живых организмов и неживого вещества.
Для них характерен высокий уровень
организации, наличие прямых и обратных
связей между компонентами (частями этих
систем), способность к поддержанию своего
состояния при всевозможных возмущениях,
т.е. эти системы состоят из упорядоченно
взаимодействующих и взаимозависимых
компонентов, образующих единое целое.
Они были названы экологическими, или
экосистемами.
• Экосистемы и являются специфическим
объектом изучения общей экологии.
Определения экологии
• Таким образом, общая экология - это наука об
экосистемах, которые включают в себя живые
организмы и неживое вещество, с которым эти
организмы постоянно взаимодействуют. По
определению Всеволода Анатольевича Радкевича
(1998:7) "… Экология – это наука, исследующая
закономерности жизнедеятельности организмов в их
естественной среде, и с учетом изменений, которые
вносит в эту среду деятельность человека…". Сходное,
но более точное определение экологии дает Игорь
Александрович Шилов (2001:9), трактуя ее "... как науку
о закономерностях формирования, развития и
устойчивости биологических систем разного ранга в их
взаимоотношениях со средой…".
• Предметом исследований экологии является
макросистемы: популяции, биоценозы,
экосистемы, и их динамика во времени и
пространстве.
• Стратегической задачей экологии
считается развитие теории взаимодействия
природы и общества на основе нового
взгляда, рассматривающего человеческое
общество как неотъемлемую часть
биосферы.
2. Уровни организации живой материи. Аутэкология и
синэкология
• Генный, или молекулярный уровень. Именно с него
начинают проявляться свойства живого вещества. Его
системы представляют собой активные крупные молекулы
– липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, в
которых идут процессы обмена веществ, связанные с
фото- и хемосинтезом, формируются ДНК и РНК,
отвечающие за наследственность. Предметом изучения на
этом уровне являются законы передачи наследственности,
а изучает их наука ГЕНЕТИКА. Сами по себе, вне органа,
вне организма эти молекулы функционировать не могут.
• Клеточный уровень. Молекулы объединяются в клетки, и
только тогда в них формируются вещества, необходимые
для жизнедеятельности органов и организмов. Предметом
изучения на клеточном уровне служат законы
превращения вещества и энергии внутри клеток. Наука –
ЦИТОЛОГИЯ.
• На схеме не указан тканевый уровень – на этом уровне
однородные, одинакового происхождения клетки,
взаимодействуя между собой, образуют ткани, изучением
которых занимается ГИСТОЛОГИЯ.
• Органный – более высокий уровень
организации живого вещества, нежели
предыдущие три. Органы образуются в
результате взаимодействия нескольких типов
тканей. На этом уровне изучаются системы
разных органов: побеговые и генеративные – у
растений, системы органов дыхания,
пищеварения, размножения – у животных. А
изучает эти системы БИОМОРФОЛОГИЯ и
АНАТОМИЯ.
• Организменный – первый, самый низший
уровень из изучаемых общей экологией. В
организме взаимодействие систем органов
сводится в единую систему индивидуального
организма. Он может существовать
самостоятельно! Вне организмов жизнь не
проявляется. На этом уровне изучаются
жизненные циклы отдельных особей, законы
образования фенотипов и генотипов. Науки –
ФИЗИОЛОГИЯ, АНАТОМИЯ, ЗООЛОГИЯ,
ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ и др.
• Популяционно-видовой – промежуточный между
«организменным и надорганизменным» уровнями.
Любой вид растений, животных приспосабливается
к внешней среде, не как сумма отдельных особейорганизмов, а как единое функциональное целое –
популяция. В популяции свои законы
(внутривидовые конкуренция и агрегация), свои
иерархические взаимоотношения, своя структура.
На данном уровне изучаются законы сохранения
популяцией и ее видом генотипических признаков.
Науки – СИСТЕМАТИКА, БИОЛОГИЯ и ЭКОЛОГИЯ
РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ.
• Экосистемный, биогеоценотический –
изучаются надорганизменные системы,
взаимоотношения популяций, группировок,
организмов внутри экосистемы, т.е. на
конкретном участке с однородными условиями
среды. Изучение первичной продуктивности,
круговорота веществ (углерода, кислорода,
фосфора, воды и пр.) в пределах биогеоценоза.
Науки – ФИТОЦЕНОЛОГИЯ,
БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ, ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ.
• Биосферный – самый высокий,
рассматривается взаимоотношения между
собой макроэкосистем, биогеоценозов (лесстепь, лес-болото, лес-тундра и др.),
изучаются закон круговорота веществ,
энергии в глобальном аспекте. Наука –
ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ.
В зависимости от того, какой уровень организации
экосистем изучается, экология подразделяется на отрасли
аутэкологию и синэкологию
• Аутэкология изучает жизненные циклы и
отношение к факторам среды отдельных
особей или видов. Цель ее заключается в том,
чтобы выявить характер приспособления их к
жизни в конкретном сообществе, их роль в
экосистеме. Некоторые ученые (Радкевич,
1997) считают, что аутэкология изучает
взаимоотношение с внешней средой только
отдельных особей, а взаимоотношения
ценопопуляций со средой изучает
демэкология, взаимоотношения видов –
эйдэкология.
• Синэкология, она же биоценология, изучает
все комплексы видов (ценопопуляций) в
сообществах, т.е. экосистемы, изучает законы
их совместного сосуществования в биоценозе
в зависимости от условий внешней среды. Она
базируется на аут-, дем- и эйдоэкологии, но ей
присущ общебиологический характер,
поскольку ее исследования направлены на
многовидовые взаимоупорядоченные
комплексы, существующие в строго
определенной физико-химической среде.
3. Положение общей экологии в системе наук. Структура общей экологии
Классификации структуры общей экологии
• По размерам объектов изучения (экосистемные
исследования) в общей экологии всеми
исследователями выделяются:
• • аутэкология (особи, организм и их среда),
• • демэкология, или популяционная экология
(популяция и ее среда),
• • синэкология (биоценоз, экосистема и их среда),
• • географическая (крупные геосистемы,
географические процессы с участием живых систем
их среды),
• • глобальная экология, или мегаэкология (биосфера)
Юджин Одум и В.А. Радкевич выделяют в экологии 3
основных блока: биоэкология, экосистемы и земные
сферы, человек и природа.
• 1. Биоэкология – самое раннее направление,
положения его являются фундаментальными для
остальных направлений. Основу биоэкологии
составляют экологии систематических, или
таксономических, отделов органического мира:
• • экология микроорганизмов
• • экология грибов
• • экология растений
• • экология животных
• Последние три, в свою очередь, делятся на более
мелкие.
• Экосистемы и земные сферы – самое обширное направление, в нем
рассматриваются связи между живыми материями и неживыми
(абиотическими) факторами, связи между организмами и
сообществами в составе основных биомов (совокупности сообществ
(экосистем) природных зон) суши и Мирового океана. В этот блок
входят:
• • лесная экология
• • экология степей
• • экология пустынь
• • экология тундр
• • экология почв
• • экология атмосферы
• • экология гидросферы
• • экология литосферы
• • космическая экология
• • экология гор
• • экология островов
• • экология океанов и др.
• Человек и природа – сюда входят науки, изучающие
взаимосвязь и взаимодействие человека со средой
обитания, и прикладная экология человека с целью
связать разработки по вышеуказанным двум разделам с
практическими проблемами:
• • инженерная экология
• • химическая экология
• • промысловая экология
• • сельскохозяйственная экология
• • экология города
• • экология и медицина
• • экология и культура
• • экология и право
• • экология и политика
• • экологическое образование и др.
К предыдущей классификации близка классификация Анатолия Сергеевича Степановских
(2001), но она более детальная, состоит из следующих направлений, или разделов.
•
•
•
•
•
•
1. По отношению к предметам изучения:
• экология микроорганизмов
• экология грибов
• экология растений
• экология животных
• экология человека
• 2. По отношению к условиям среды
обитания:
• экология почв, почвоведение
• экология атмосферы
• экология гидросферы
• экология литосферы
• космическая экология
• 3. По отношению к типу растительного
покрова:
• лесная экология
• экология степей
• экология пустынь,
• экология тундр и т.д.
• 4. По отношению к ландшафтному
(географическому) положению:
• экология гор,
• экология островов,
• экология океанов и т.д.
• 5. По отношению к фактору времени:
• палеоэкология,
• археоэкология,
• историческая экология, и др.
• 6. С каждым годом все более актуальными становятся
проблемы взаимоотношений природы и Человека, что привело
к формированию такого современного направления, как
экология ноосферы, или социальная экология. Ее проблемы
выходят за рамки экологии, как биологической науки, и наряду
с экосистемным подходом включают экономическохозяйственный, социальный, политический аспекты. Они
представлены многочисленными "экологиями":
• радиационная экология,
• химическая экология,
• промысловая экология
• инженерная экология
• экология города
• сельскохозяйственная экология
• экология и медицина
• экология и культура
• экология и право
• экология и политика
• экологическое образование и др.
И.А. Шилов выделяет 5 направлений
• 1. Ландшафтная экология – одно из наиболее
ранних направлений. Изучает приспособление
организмов к разной географической среде,
формирование биоценозов различных
ландшатов, их влияние на среду обитания.
Имеет исключительно высокое прикладное
значение, т.к. физико-географическими
условиями определяются набор видов и
основные законы формирования и жизни
сообществ.
• 2. Функциональная, или физиологическая
экология – исследует механизмы, с помощью
которых осуществляется адаптация
(приспособление) биологических систем
разного уровня к изменению условий среды.
Большинство адаптивных механизмов имеют
физиологическую природу и изучение важно
для решения многих проблем, например при
интродукции растений, в медицине, для
контроля численности диких животных и др.
• 3. Количественная экология изучает
продуктивность и структуру разных
экосистем, их динамику. Ее данные
являются основой для матема-тического
моделирования биогеоценотических
процессов, или теоретической экологии.
Необходима для разработки
природоохранных мероприятий,
построения экологических прогнозов,
профилактики эпидемий и т.д.
• 4. Эволюционная экология выявляет
экологические закономерности
эволюционного процесса, пути и формы
становления видовых адаптаций, позволяет
реконструировать экосистемы прошлого
Земли (палеоэкология) и роль человека в их
преобразовании (археоэкология).
• 5. Социальная экология изучает процессы,
протекающие на уровне ноосферы. С
возникновением новых проблем возникли и
новые частные науки (социология,
радиационная экология, экологическое
образование, инженерная экология,
космическая экология и др.). Особое
положение занимает экология человека,
изучающая современное положение
современного человечества в глобальных
экосистемах.
4. Виды и методы экологических исследований
• Режимные систематические (мониторинговые) наблюдения за
состоянием природных объектов и процессов и влияющими на
них антропогенными (техногенными) факторами;
• аналитические исследования природных и искусственных
(техногенных) объектов;
• исследования морфологических параметров природных
объектов;
• статистические методы оценки процессов и явлений;
• дистанционные методы исследований и методы специальной
картографии;
• методы математического моделирования;
• системный анализ;
• методы социальной демографии;
• паспортизация природных и искусственных объектов;
• экологический менеджмент;
• экологический аудит.
Техническое обеспечение лаборатории
Гравиметрический
метод анализа
Измерение
электропроводности в
природных водах
методом кондуктометрии
Определение меди в виде
аммиаката
спектрофотометрическим
методом
Биоиндикационные опыты
с пробами воды и почвы
Оптические методы анализа
Дипломное проектирование
студентов 5 курса специальности
«Природопользование»
Обучение персонала лаборатории и
повышение квалификации
Работа над проектом по расчёту
выбросов в НПК «Атмосфера»
(г. Санкт – Петербург)
Подготовка аспирантов по специальности
03.00.16 - Экология
 Павлик
Николай Геннадьевич,
очно, второй год обучения
 Домницкий Дмитрий Анатольнвич,
очно, первый год обучения
 Шейкина Наталья Николаевна,
заочно, первый год обучения
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1. Что такое экология? Кто ввел в науку термин «экология»?
2. Перечислите этапы исторического развития экологии как науки.
3. Какова роль отечественных ученых в ее становлении и развитии?
4. Кто был основателем научной систематики растений и животных?
5. В чем особенности современных представлений об экологии?
6. Какой вклад в развитие экологии внесли ученые древнего мира?
Когда впервые люди получили мощный рычаг воздействия на
природу?
7. Почему каждому члену общества необходима экологическая
культура и экологическое образование?
8. Чем отличается биоцентрическое и антропоцентрическое
мировоззрения в экологии?
9. Каковы основные причины конфликта между обществом и природой в современных условиях?
10. Почему возрос общественный интерес к экологии в конце XX в.?
Скачать